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活塞式压缩机的历史和发展

放大字体  缩小字体 发布日期:2023-05-30  浏览次数:378
核心提示:早在三、四千年前,我们的祖先便掌握了压气鼓风从事冶炼的技术,最早是由兽皮做成皮老虎;公元三十一年,东汉的杜诗创造了用水力
 早在三、四千年前,我们的祖先便掌握了压气鼓风从事冶炼的技术,最早是由兽皮做成"皮老虎";公元三十一年,东汉的杜诗创造了用水力鼓风的设备——水排;一直沿用到现在的木制"风箱",可以说是现代活塞式压缩机的雏形。

1757年英国人威尔肯松( Wilkinson )提出的一个叫做"金属风箱"的专利,它有两个气缸,由水轮机驱动。1777年瓦特( Watt )进一步设计了由蒸汽驱动的压缩机。上述的机器都是单级的,主要也是用作冶炼鼓风。

1829年和1830年在英国和法国相继提出了多级结构的压缩机,但当时的多级压缩机都无级间冷却。多级压缩机采用级间冷却是1849年由冯·雷逊( Von Rathen )建议的。

活塞压缩机作为一种工业设备是陆续进入各个领域的。

1834年,医生潘根( Perking )发明了世界上第一台活塞制冷机,压缩机进入人工制冷的领域,当时用的制冷剂是乙醚;而第一台工业用的氨压缩式制冷机,又经过40年后才由林德( Linde )创造出来。

1877年,宋梅娄( Sommeiler )发明了风钻,开始了用压缩空气作为传递力能的介质,为压缩机的应用开辟了广宽的天地。

1877年,第一次通过压缩、冷却及膨胀实现了氧的液化;1892年,实现空气的液化,从此为分离空气获得氧、氮及其他稀有气体创造了条件。

1911年,第一套合成氨装置投入生产,从此压缩机进入化学工业的领域,并且是化工厂中极其重要的设备。

1939年,第一台超高压压缩机问世,其排气压力为1500×105N/m2,用于高压聚乙烯的生产。

可是在一个相当长的时期内,活塞式压缩机的可靠性是与其重要性不相称的。特别关键的是气阀,因为它的可靠与否对机器有很大影响,为此人们对气阀的制造和研究一直非常重视。早在1894年,贺尔碧格( Hoerbiger )制造了著名的贺尔碧格阀﹣﹣网状阀。1950年柯史塔格略兰( Costagliola )建立了气阀运动的微分方程,尽管当时限于条件,实用尚困难,但却为以后定量研究气阀阀片运动的规律,打下了良好的基础,现在许多的研究工作,都是在此基础上发展起来的。

活塞式压缩机中另一个被关注的问题是滑动密封。滑动密封问题包括两个方面:其一是密封元件的耐久性——寿命;其二是密封元件因需用油润滑而带来的气体被污染问题。对于前者是致力于研究摩擦、磨损和润滑问题;而后者,人们却又因此创造出了许多新型的、气体不为油污染的压缩机。

1916年,柯勃林( Corblin )发明了膜式压缩机,并于1922年在他自己的工厂制造成功。这种压缩机不仅气体不被油污染,而且能做到完全不漏气,一级压缩达25×105 N /m2但排气量很小,一般不超过100m3/h

1934年,采用有自润滑性能的石墨作密封元件,实现了气缸不用油润滑;但石墨比较脆,石墨磨损后的粉尘也能污染气体。

1935年,苏尔寿( Sulzer )公研制成了利用曲折密封原理的迷宫式压缩机,它去除了金属密封元件,也实现了气缸无油润滑;但这种结构制造要求极高,并且严重的泄漏使其热效率较一般压缩机低。

1952年,具有自润滑性的塑料聚四氟乙烯开始用于压缩机作密封元件。由于聚四氟乙烯经过适当改制后的巨大优越性,因此很快得到了推广,已成为现在实现气缸无油润滑的主要手段。

活塞式压缩机在本世纪四十年代末到七十年代这几十年中,随着世界生产的发展,科学技术及工艺的进步,它也获得了很大的发展和进步。在技术方面,它所取得的成果是:

1.现代压缩机的可靠性和耐久性已大大提高,可以连续运行8000小时而中间无需修理,每年的开工率达95%以上;

2.由于采取了低的阀隙流速和大的缓冲容积,使压缩机功率消耗进一步降低

3.在中、大型范围内,由于采用了对动式等动力平衡性能好的结构型式,使压缩机转速成倍的提高,从而使压缩机的尺寸和重量相对大大减小。

4.在一定的压力范围内,气缸能比较容易地实现无油润滑,使被压缩的气体不再为油所污染。

近年来,在中、小型范围内,压缩机普遍实现机组化,撬装化,使机器的安装和基建费用都显著降低。

随着人们对环境噪声污染的严格控制,努力使压缩机噪声限制在85dB( A )以下,在这面也取得了很大成绩。

最近,优化设计理论取得了很大进展,并且已开始进入压缩机的设计领域,它必将推动压缩机向更新的水平前进。目前,150T活塞力4M型压缩机,迷宫压缩机,隔膜压缩机,低温乙烯及BOG压缩机均已实现国产化。


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